在交流變頻電動機的推廣應用過程中，曾出現大批（pī）交流變頻調速（sù）電動機絕（jué）緣早期損壞的情況。許（xǔ）多交流（liú）變（biàn）頻（pín）電機運行的壽命隻有 1～ 2年，有的隻有幾個星期，甚至在試運行中電機絕緣就出現損壞，而且通（tōng）常發生在匝間絕緣（yuán），這給電機絕緣技術提出了新的課題。 實踐證明，過去幾十年研究發展起來（lái）的工（gōng）頻正（zhèng）弦波電壓下的電機絕緣（yuán）設計理論不能適用於交流變頻調速電機。 需要研究變頻（pín）電機絕緣的損壞機（jī）理，建立交流變頻電機絕緣設計的基本理論，製定交流變頻電（diàn）機的工業標準。

　　1電磁（cí）線的損（sǔn）壞

　　局（jú）部放電和空間電荷

　　目前，變頻調速交流電機均采用 IGB T( 絕緣柵二極管 )技術PWM ( Pulse width m odulatio n- 脈寬調製 )變頻器控製。其功率範（fàn）圍（wéi）約是 0. 75～ 500kW。 IGBT技（jì）術可以提供上升時間極短的電流，其上升時間在 20～100μs，所產生的（de）電脈衝有極（jí）高的（de）開關頻率，達到20kHz。 當一個快速上升沿電（diàn）壓從變頻器（qì）到電機端（duān）時（shí），由於電機和電纜的阻抗不匹配，產（chǎn）生一個反射電壓波（bō）。 這個反射波返回變頻（pín）器，並再（zài）感應出另一個由於（yú）電（diàn）纜和變頻器阻抗不匹配而（ér）產（chǎn）生（shēng）的反射波加在原始（shǐ）電（diàn）壓波上，從而在電壓波前沿產生一個（gè）尖峰電壓。尖峰電壓的大小取決於脈衝電壓（yā）的（de）上升時間和（hé）電纜的長度。

　　通（tōng）常電（diàn）線長度增（zēng）加時（shí），電線二端都產生過電壓，電機端的過電壓幅值隨電纜長度增加而增加，並趨於飽和，而電源端的過電壓比電（diàn）機（jī）端的過電壓小（xiǎo），並（bìng）且幾（jǐ）乎與電纜長度無關。 試驗（yàn）表明，過電壓產生於電（diàn）壓上升（shēng）沿和下降沿處，並發生衰減振蕩，其（qí）衰減服從指數規律，振蕩周期隨電纜長度而增加。對 PWM 驅動脈衝波形有二種頻率，其一是開關頻率。尖峰電壓的重複頻率與（yǔ）開關頻（pín）率成正比。另一是基本頻（pín）率，直接控製電機的轉（zhuǎn）速。 在每一個基本頻率開始（shǐ）時，脈衝極性從正到負或從負到正，在（zài）這一（yī）時刻，電機絕緣承受著（zhe）一個二倍於尖峰電壓值的全幅電壓。另外，在一個散嵌繞組的三相電機中，不同相的（de）相鄰二匝之間的電壓極性可能會不同，全幅電壓的躍變也有（yǒu）可能達到二倍於一個尖（jiān）峰電壓值（zhí）。 據測試，PWM 變頻器輸出的電壓（yā）波形，在 380 /480V 交流係統中，在電（diàn）機端測得的尖峰電（diàn）壓值為 1. 2～ 1. 5kV，而在 576 /600V的（de）交流係統中，測得的尖峰電壓值達（dá）到 1. 6～ 1. 8kV。 非常明顯，在此全幅電壓作用下，繞組匝間產生表麵局部放電。 由於電離作用，在氣隙中又會產生空間（jiān）電荷，從而形成一個與外（wài）加電場反向的感應電場。 當電壓極性改變（biàn）時，這（zhè）個反向電場與外加電場方向一致。這樣，一個更高的電場產生，它（tā）會導致局部放電的數量增加，最（zuì）終引起擊穿。測試表明，作用於這些匝間絕緣的電衝擊（jī）大小取（qǔ）決於導線特定的性能和 PWM 驅動電流的上升時間。 若上升時間（jiān）小於（yú）0.1μs，則將有（yǒu） 80% 的電勢加在繞組（zǔ）的前二匝上，即上升時間（jiān）越短，電衝擊就（jiù）越大，匝間絕緣的壽命就（jiù）越短。

　　介質損耗發熱

　　當 E超過絕緣體臨界值時，其介質損（sǔn）耗迅速增加。當頻率增加時，局部放電隨之（zhī）增加，結果產生熱量，這些熱量則引起（qǐ）更大的漏電流，從而使 Ni上升更快，即（jí）電機溫升上升，絕緣（yuán）加速老化。總之，在變頻（pín）電機中正是由於（yú）上述局（jú）部放電、電介質（zhì）加熱、空間電荷感應等（děng）因（yīn）素的共同作用引起電磁線的過早損壞。

　　2 主絕緣、相絕緣和絕緣漆的損壞

　　如前所述，采用 PWM 變頻電源，使（shǐ）變頻電機的端（duān）子（zǐ）處出現振（zhèn）蕩電壓幅值增加。因而，電機的主絕緣、相絕緣和絕緣漆承受更高的電場強度。據測試，由於（yú）變頻器（qì）輸出端電壓上升時（shí）間、電纜長度和開關頻率等因素的綜合影響（xiǎng），上述端電壓峰值可超過 3kV。 另外，當（dāng）電機（jī）繞組（zǔ）匝間發生局（jú）部放電時，會使絕緣中分布電容所儲存的電（diàn）能變為熱、幅射、機械和化學能，從而使整個絕（jué）緣係統劣化，絕緣的擊穿電壓降低，最終導致絕（jué）緣係統被擊穿。

　　3 循環交變應力（lì）造成的（de）絕緣加速（sù）老化

　　采用 PWM 變頻電源供電，使變頻電機可以在很低的頻率、較低的電壓下（xià）以及無衝（chōng）擊電流情況下起動，並可以利用變頻（pín）器所提供的各種（zhǒng）方式進行快速製動。 由於變頻電機可實現頻繁的起動製動，使電機絕緣頻繁（fán）地處於循環交變應（yīng）力作用下，使電機絕緣加速老（lǎo）化。

　　普通異步電機中（zhōng）存在（zài）的由於電磁激振力、機（jī）械傳動等引起的振動等問題在變頻電機中變得更為複雜。變頻電源中含有的各種時間諧波與電磁部分固有的空間諧波相互幹涉，形成各種電磁激振力。同時，由（yóu）於電機工作頻率（lǜ）範圍（wéi）寬（kuān），轉（zhuǎn）速（sù）變化（huà）大，當（dāng）其與機械部分（fèn）的固有頻率（lǜ）相一致時，出現共振。 在電磁激振力和機械振動影響下，電機絕緣受（shòu）到更加頻繁的循環交變應力作用，加（jiā）速了電機絕緣的老化。

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